问题 解答题
已知函数f(x)=ln(x+1),h(x)=
x
x+1
,设数列{an}的前n项和为Sn,已知Sn=2an-2n+1(n∈N*).
(1)当x>0时,比较f(x)和h(x)的大小;
(2)求数列{an}的通项公式;
(3)令cn=(-1)n+1log
an
n+1
2,数列{cn}的前n项和为Tn,求证:当n∈N*且n≥2时,T2n
2
2
答案

解(1)令g(x)=ln(x+1)-

x
x+1
(x>0),则g′(x)=
1
x+1
-
1
(x+1)2
=
x
(x+1)2
>0

∴g(x)在(0,+∞)时单调递增,g(x)>g(0)=0,即当x>0时,ln(x+1)>

x
x+1

即当x>0时,f(x)>h(x),

(2)由Sn=2an-2n+1,得Sn-1=2an-1-2n(n≥2).

两式相减,得an=2an-2an-1-2n,即an-2an-1=2n(n≥2).

于是

an
2n
-
an-1
2n-1
=1,所以数列{
an
2n
}
是公差为1的等差数列.

又S1=2a1-22,所以a1=4.

所以

an
2n
=2+(n-1)=n+1,故an=(n+1)•2n

(3)因为cn=(-1)n+1

1
n

则当n≥2时,T2n=1-

1
2
+
1
3
-
1
4
+…+
1
2n-1
-
1
2n
=(1+
1
2
+
1
3
+…+
1
2n
)-2(
1
2
+
1
4
+…+
1
2n
)
=
1
n+1
+
1
n+2
+…+
1
2n

下面证

1
n+1
+
1
n+2
++
1
2n
2
2

由(1)知当x>0时,ln(x+1)>

x
x+1

x=

1
n
ln
n+1
n
1
n+1
⇒ln(n+1)-lnn>
1
n+1
ln(n+2)-ln(n+1)>
1
n+2

ln(n+3)-ln(n+2)>

1
n+3
ln(2n)-ln(2n-1)>
1
2n

以上n个式相加,即有ln(2n)-lnn>

1
n+1
+
1
n+2
+…+
1
2n

1
n+1
+
1
n+2
+…+
1
2n
<ln(2n)-lnn=ln2<
2
2

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